采用復(fù)張法測(cè)試預(yù)應(yīng)力混凝土T梁錨下預(yù)應(yīng)力方法闡述

王志浩

摘 要：對(duì)于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，錨索錨固后錨下有效預(yù)應(yīng)力的大小直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的變形和開裂，是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制的核心和工程長(zhǎng)久耐用的生命線。本文首先分析了有效預(yù)應(yīng)力測(cè)試的必要性，并通過(guò)具體工程實(shí)例全面闡述了目前普遍采用的復(fù)張法測(cè)試錨下有效預(yù)應(yīng)力的原理及測(cè)試過(guò)程，以便給予初學(xué)者以些許參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)張法;預(yù)應(yīng)力混凝土;T梁;錨下預(yù)應(yīng)力

貴州是一個(gè)高原山地省份，享有“山地公園省”之美譽(yù)。隨著貴州社會(huì)經(jīng)濟(jì)后發(fā)趕超式發(fā)展，近幾年貴州省高速公路也得到了跨越式的投資建設(shè)。由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以節(jié)省材料、減輕自重，減少混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力，提高構(gòu)件的抗裂性能和剛度，促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)體系與施工方法的發(fā)展，因此，在目前公路橋梁的建設(shè)中采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)已是家常便飯。但也存在這樣一個(gè)問(wèn)題，即能否保證對(duì)梁段和梁片施加有效的預(yù)應(yīng)力，是關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)安全與否的重要指標(biāo)，是在預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)中必須考慮的問(wèn)題。

一、錨下有效預(yù)應(yīng)力測(cè)試的必要性

目前，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)已在國(guó)內(nèi)交通土建，如橋梁工程、邊坡工程中得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程來(lái)說(shuō)，錨索錨固后錨下有效預(yù)應(yīng)力的大小直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的變形和開裂，從而影響其使用性能和安全性能，是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制的核心和工程長(zhǎng)久耐用的生命線，而錨下有效預(yù)應(yīng)力的準(zhǔn)確施加和持久生效，既取決于設(shè)計(jì)的合理性，又和施工過(guò)程中使用原材料、施工器具、張拉設(shè)備、技術(shù)人員、施工工藝以及質(zhì)量檢驗(yàn)控制等多個(gè)因素有關(guān)。因此，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，需要通過(guò)有效手段測(cè)試和評(píng)估預(yù)應(yīng)力張拉錨固后錨下預(yù)應(yīng)力的施工質(zhì)量，測(cè)試評(píng)估錨下有效預(yù)應(yīng)力與設(shè)計(jì)值得偏差程度是否在規(guī)范規(guī)定合理范圍之內(nèi)，從而避免預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)梁體上拱度過(guò)大或者下?lián)祥_裂等問(wèn)題，保障結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)。

本文就目前國(guó)內(nèi)測(cè)試評(píng)估錨下預(yù)應(yīng)力最常用的方法—復(fù)張法進(jìn)行闡述。

二、復(fù)張法的測(cè)試原理

復(fù)張法的基本原理是對(duì)露在體外的鋼絞線單根進(jìn)行張拉，同時(shí)測(cè)試張拉力和鋼絞線位移量。

對(duì)于已經(jīng)施加預(yù)應(yīng)力的鋼絞線而言（見下圖），它被梁體表面處的工作錨分成內(nèi)外兩個(gè)部分（長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的外部段與長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的內(nèi)部段，往往L2遠(yuǎn)大于L1）。其中F內(nèi)即為梁體內(nèi)段鋼絞線的應(yīng)力，該應(yīng)力通過(guò)工具錨傳遞給整個(gè)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件;F外為梁體外段鋼絞線的應(yīng)力值。鋼絞線錨固后，F(xiàn)內(nèi)≤ F設(shè)計(jì)值，F(xiàn)外= 0。

為測(cè)定F內(nèi)，可通過(guò)一定的機(jī)具對(duì)梁體外部的鋼絞線施加一個(gè)應(yīng)力，使得F外緩慢增大至F內(nèi)。如左圖所示，該過(guò)程會(huì)出現(xiàn)三種狀態(tài)：

（1）穩(wěn)態(tài)I（F外< F內(nèi)）階段，此時(shí)外部應(yīng)力小于內(nèi)部應(yīng)力，外部應(yīng)力無(wú)法拉動(dòng)內(nèi)部鋼絞線，工作夾片未發(fā)生滑動(dòng)，鋼絞線仍被工作錨分為內(nèi)外兩個(gè)部分。如左圖所示穩(wěn)態(tài)I階段，該階段曲線的斜率k1應(yīng)為L(zhǎng)1段鋼絞線對(duì)應(yīng)的彈性系數(shù)。

（2）非穩(wěn)態(tài)（F外≈ F內(nèi)）階段，此時(shí)外部應(yīng)力接近內(nèi)部應(yīng)力，工作夾片與工作錨開始發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，由于F外除了要克服F內(nèi)外，還要克服工作夾片與工作錨間的摩擦力，因此F-S曲線上往往會(huì)出現(xiàn)一個(gè)尖峰（F外≤F內(nèi)+F夾片摩阻），該尖峰過(guò)后，工作夾片完全從工作錨中滑出，F(xiàn)外也對(duì)應(yīng)下降至F內(nèi)，開始進(jìn)入穩(wěn)態(tài)II階段。

（3）穩(wěn)態(tài)II（F外=F內(nèi)）階段，此時(shí)外部應(yīng)力等于內(nèi)部應(yīng)力，工作夾片已完全滑出。如左圖所示的穩(wěn)態(tài)II階段，該階段曲線的斜率k2應(yīng)為L(zhǎng)1段與L2段鋼絞線共同受力串聯(lián)而成的整束鋼絞線的彈性系數(shù)。

三、復(fù)張法測(cè)試預(yù)制T梁錨下預(yù)應(yīng)力全過(guò)程分析

測(cè)試工程實(shí)例。某橋梁全長(zhǎng)146.08m。上部構(gòu)造采用7×20m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。下部構(gòu)造中兩岸橋臺(tái)均為肋板臺(tái)、承臺(tái)樁基礎(chǔ);橋墩為鋼筋圓形雙柱式墩、樁基礎(chǔ)。橋面鋪裝層采用10cm厚瀝青混凝土。

橋梁上部橋跨由雙幅98片20mT梁組成，本次選取左幅2-2#T梁進(jìn)行錨下預(yù)應(yīng)力測(cè)試。

（1）T梁：采用C50現(xiàn)澆混凝土。

（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa，張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fpk，單股張拉控制力P=193.9kN，公稱直徑d=15.2mm的低松弛高強(qiáng)度鋼絞線，其力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2003）的規(guī)定。

（3）錨具：預(yù)制T梁正彎矩鋼束采用15-6型、15-7型、15-8型、15-9型及15-10型系列錨具及其配件。預(yù)應(yīng)力管道采用圓形金屬波紋管;預(yù)制梁在墩頂處的負(fù)彎矩鋼束采用BM15-5型扁錨及其配件，管道采用扁形金屬波紋管。

（4）預(yù)應(yīng)力工藝：預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力鋼束必須待混凝土立方體強(qiáng)度達(dá)到混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)的85%后，且混凝土齡期不小于7d，方可張拉。預(yù)制梁內(nèi)正彎矩鋼束及墩頂連續(xù)段處的負(fù)彎矩鋼束均采用兩端同時(shí)張拉，錨下控制應(yīng)力為0.75fpk=1395MPa。

四、結(jié)語(yǔ)

本文主要闡述了采用復(fù)張法測(cè)試預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)錨下有效預(yù)應(yīng)力的原理及方法。通過(guò)具體工程實(shí)例，將實(shí)際工作中運(yùn)用復(fù)張法測(cè)試錨索有效預(yù)應(yīng)力的方法進(jìn)行了較為全面的闡述，具有一定的理論價(jià)值與實(shí)踐指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2]《橋梁預(yù)應(yīng)力及索力張拉施工質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收規(guī)程》（CQJTG /T F81-2009）.人民交通出版社，2009-7.